"Les récents ouragans sur la France nous ont brutalement rappelé l'importance des fluides tels que l'air et l'eau. Ces fluides obéissent aux lois de la mécanique classique de Newton. Ils sont très instables: dans le sillage d'un obstacle (sur une automobile, un TGV, un avion ou un navire), les différences de vitesse engendrent de magnifiques tourbillons en spirale, qui, tels des vagues sur l'océan, déferlent en turbulence. Cette turbulence est bien décrite à petite échelle par la fameuse "" cascade de Kolmogorov "", où les différences de vitesse entre deux points sont proportionnelles à la puissance un tiers de leur distance. La turbulence est en fait considérée comme un des derniers grands problèmes non résolus de la physique moderne. A l'heure où les biologistes élucident la structure du génome humain, des progrès décisifs sur la structure de la turbulence et des tourbillons qui la composent ont pu être faits par la résolution numérique sur super-calculateur scientifique des équations du mouvement. Un traitement d'image performant permet de visualiser les tourbillons et de suivre leur évolution. Une avancée considérable a en particulier été faite grâce au concept de "" simulation des grandes échelles "", où les fluctuations à petite échelle sont éliminées et modélisées par une viscosité turbulente intelligente. On montre des exemples de ces simulations réalisées à Grenoble (par "" viscosités spectrale ""), avec les anneaux-vortex (responsables des ronds de fumée) dans un jet, et les tourbillons en arche au voisinage d'une paroi et sur une cavité. La simulation numérique est un outil très précieux pour le contrôle de la turbulence en aérodynamique, acoustique, combustion et pollution."
Mot(s) clés libre(s) : thermodynamique, viscosité, théorème de Bernoulli, mécanique des fluides, tempête, tourbillon, turbulence, écoulement, simulation numérique, vorticité

La dynamique des fluides est un sujet qui s'applique largement : en biologie, en géophysique et en astrophysique, en océanographie et en météorologie, ainsi qu'en génies chimique, nucléaire, aéronautique, hydraulique et en écologie. Dans tous ces contextes, le fluide, qui est soit en phase liquide, soit gazeuse, soit sous forme de plasma (gaz ionisé), est traité comme un milieu continu représenté par les champs de densité, de pression et de vitesse satisfaisant la fameuse équation de Navier-Stokes. Cette équation décrit des phénomènes se produisant sur une très grande gamme d'échelles de longueur, allant de l'échelle ‘sub-micron' des phénomènes biologiques à un extrême, jusqu'à l'échelle ‘super-parsec' des phénomènes cosmologiques et astrophysiques à l'autre. Nous présenterons un point de vue sur ces phénomènes et discuterons en particulier l'effet dynamo, qui correspond à l'auto-excitation du champ géomagnétique due aux mouvements se produisant dans le noyau liquide terrestre, problème classique pour lequel des progrès remarquables ont été réalisés depuis ces cinq dernières décennies. Deux aspects de ce problème peuvent être illustrés par des phénomènes analogues, mais plus simples, provenant de la dynamique des corps rigides. Tout d'abord, l'auto-excitation d'un champ magnétique dans un fluide conducteur est associée à la chiralité de l'écoulement turbulent, propriété que possède le ‘rattleback', toupie asymétrique qui présente un curieux comportement quand on la fait tourner sur une table. Nous montrerons ensuite que l'instabilité dynamo est dissipatrice par nature, car il faut de la dissipation par effet Joule pour permettre l'intensification du champ magnétique, ceci sur l'échelle du temps de dissipation qui est de l'ordre de 10,000 ans dans le contexte terrestre. L'instabilité dissipatrice peut être illustrée par le phénomène familier de ‘l'oeuf montant'. La conférence sera agrémentée par quelques démonstrations simples de ce genre d'instabilités.
Mot(s) clés libre(s) : dynamique des fluides, écoulement, effet dynamo, équation de Navier-Stokes, fluide en mouvement, hélicité, inertie, milieu continu, nombre de Reynolds, tourbillon, turbulence, viscosité, vorticité

Extremely powerful computers with up to 100,000 processors have enabled unprecedented numerical simulations that are pushing the boundaries of knowledge. Join Prof. Gianluca Iaccarino as he demonstrates how he and colleagues from the Center for Turbulence Research at Stanford University are using the world’s largest computers to study fluid dynamics in interesting ways. The talk will describe several applications including creating a planet in seven days, quieting noisy jets and slowing a Formula 1 car. In this talk, Prof. Iaccarino will provide a window into intriguing physical phenomena, the challenges of extreme-scale computations and include plenty of computer graphics and art illustrating the fascinating beauty of fluid turbulence.
Mot(s) clés libre(s) : mécanique des fluides, quantification des incertitudes

"Matière molle ou douce, objet fragiles, autant d'appellations diverses d'une science au quotidien qui associe des compétences variées de chercheurs. Par exemple, derrière les exemples à goûter de sauces et émulsions, de soufflés, de gelées, le physico-chimiste reconnaîtra des colloïdes, des effets de surfactants, des polymères enchevêtrés. Le rhéologue étudiera, lui, les propriétés, intermédiaires entre celles d'un solide et d'un liquide, de ces objets facilement déformables. Le physicien s'attachera à une description à différentes échelles de tailles qui vont du constituant élémentaire ou tout en y appliquant ses connaissances sur la matière hétérogène et le désordre. Nous illustrerons quelques caractéristiques de tels systèmes sur l'exemple de la matière granulaire (le tas de sable) en montrant comment, à partir de "" simples "" observations ou expériences on peut en approcher les comportements "" complexes "" et souvent inattendus qui font qu'elle ne se laisse décrire ni comme un solide, ni comme un liquide ou encore ni comme un gaz lorsque les grains sont dilués. Mais, à côté de travaux pratiques sur la plage, les enjeux économiques ou environnementaux de ces études sont considérables qu'il s'agisse par exemple des matériaux de construction ou de la désertification."
Mot(s) clés libre(s) : comportement mécanique, déformation, écoulement, matière molle, mécanique des fluides, milieu granulaire, physico-chimie, physique statistique, polymère, rhéologie, science des matériaux, tas de sable

Ce cours est composé de 5 parties: étude phénoménologique des fluides, champ des vitesses dans un fluide, équations dynamiques locales des fluides parfaits, écoulements d'un fluide réel-viscosité d'un fluide et nombre de Reynolds, bilans dynamiques et thermodynamiques.
Mot(s) clés libre(s) : fluide

Cinq siècles après les travaux de Léonard de Vinci sur le contrôle des tourbillons et de leur effet dans la rivière Arno, le sujet n'est toujours pas clos. Au XXème siècle ce sont d'abord les innombrables applications pratiques (par exemple dans le domaine de l'aéronautique) qui ont été le moteur d'un progrès qui se concrétisait plutôt par le développement de modèles empiriques que par de véritables percées fondamentales. A partir de 1940, grâce en particulier au mathématicien russe Andrei Nikolaevich Kolmogorov, une véritable théorie a été proposée. Elle s'est révélée à la fois féconde en applications (en modélisation pour l'ingénieur) et pas tout à fait correcte : la théorie de Kolmogorov est invariante d'échelle (auto-similaire) alors que dans la réalité cette invariance d'échelle est brisée (un peu comme l'homogénéité de l'Univers est brisée par la présence de galaxies, d'étoiles, de cristaux, d'êtres vivants, etc.). on commence seulement depuis peu à comprendre le mécanisme physique et mathématique de cette brisure. Une véritable théorie de la turbulence pourrait naître dans les prochaines années.
Mot(s) clés libre(s) : écoulement laminaire, équation de Navier-Stokes, fluide en mouvement, forces de viscosité, mouvement brownien, nombre de Reynolds, théorie de Kolmogorov, théorie du chaos, tourbillon, transition, turbulence

"Corps de garde" babongo, 21 février 2007, Midouma (Ogoué Lolo, préfecture de Koulamoutou, Gabon) Sylvie Lebomin, ethnomusicologue et ethnolinguiste, mène une séance de travail avec un groupe d'informateurs babongo réunis dans le corps de garde, hangar à usages collectifs, profanes et sacrés, du quartier babongo du village de Midouma : d'abord, sur les danses et les musiques  spécifiques (avec fabrication et essais de flûte beka), puis ethnolinguistique, notamment sur les nominations en ibongo des fluides et des déchets corporels. C'est l'attraction du jour : aussi, de nombreux habitants du quartier, de tous âges, sont présents dans cet espace collectif, certains participant directement à l'enquête, d'autres en spectateurs plus ou moins actifs, parmi ceux-ci quelques nourrissons et très jeunes enfants. La caméra suit tout particulièrement  deux nourissons et une petite fille de deux/trois ans dont la mère est enceinte, tantôt avec leurs mères, puis lorsque deux d'entre elles se sont absentées, avec les personnes (hommes, femmes, jeunes filles, enfants) qui prennent en charge l'enfant et tentent de maîtriser ses pleurs, par la voix, le regard, le chant, le toucher, les bercements rythmiques. Au cours de ce document tout l'arsenal des techniques de baisers, bercements, paroles et chants adressés à un nourrisson, aussi bien  propre et replet que sali et affamé sont spontanément présentées : le corps de l'enfant en pleurs devenant un instrument sur lequel sont appliqués les rythmes et les sons du répertoire musical local. Quant à la petite fille dont la mère est enceinte, bien nourrie, mais très peu souriante, l'observateur suit ses rapports avec sa mère, étrangement distante.
Mot(s) clés libre(s) : afrique, petite enfance, Afrique, ethnomusicologie, pleurs, propreté, bercement, pygmée, Babongo, Midouma, baiser, interdits alimentaire des femmes, film ethnographique, Gabon, danse, musique, Vie quotidienne, forêt, alimentation, vidéo, grossesse, jeux, sevrage, ethnolinguistique, chant, fluides et déchets corporels

On a l'habitude de classer la matière en solides, liquides ou gaz. Il existe cependant une classe de matériaux, les pâtes, dont le comportement mécanique et plus généralement les caractéristiques physiques sont en quelque sorte intermédiaires entre celles des liquides et des solides. Cette classe comprend des matériaux très divers : purées, compotes, sauces, yaourt, mousses, crèmes, gels, peintures, vernis, boues, ciment, colles, etc ; mais qui ont au moins un point commun : dans tous les cas il s'agit de fluides coincés, qui ne deviennent liquides que lorsqu'on leur fournit une énergie suffisante, et restent (ou redeviennent) solides si l'énergie fournie est trop faible. Cette propriété est ce qui fait l'intérêt principal de ces matériaux lors de leur utilisation (la mousse à raser reste sur le visage, bien avant de sécher la peinture appliquée sur un mur vertical ne coule plus, la boue argileuse conserve la forme qu'on lui a donnée en vue d'en faire une poterie, etc). En y regardant de plus près on se rend compte que cette transition solide-liquide se produit de manière relativement abrupte : une pâte n'est pas capable de couler à une vitesse modérée en régime permanent : soit elle coule vite, soit elle s'arrête. Ce phénomène conduit à une coexistence des phases liquide et solide dans la plupart des situations d'écoulement, et parfois à des évolutions catastrophiques. En outre des instabilités hydrodynamiques particulières (à vitesse nulle !) se développent avec ce type de matériaux : digitation lors de l'écartement de deux surfaces solides séparées par une fine couche de fluide ; goutte-à-goutte du ketchup ou de la mayonnaise sortant du tube ; compression simple (comme une éponge) ou craquelures lors du séchage ; vieillissement réversible au repos. Ces matériaux fascinants et complexes constituent un champ de recherche encore très ouvert. Une thermodynamique spécifique adaptée à ces fluides coincés peut elle être développée ? Quelles sont les origines microscopiques des comportements observés ? La réponse à ces questions fournira un cadre solide pour la formulation de matériaux industriels innovants (plus légers, plus robustes, contenant moins de produits nocifs, etc).
Mot(s) clés libre(s) : boue, colloïde, comportement mécanique, déformation, écoulement, élasticité, instabilité hydrodynamique, magma, matériau granulaire, mécanique des fluides, milieux pâteux, mousse, pâte, polymère, rhéologie, science des matériaux, viscosité

Une vidéo de 11 min 30 qui permet de retrouver expérimentalement et analytiquement la propagation d'ondes sonores dans des tuyaux : équation de propagation, ondes stationnaires, modes propres et la réponse de l'oreille : décibels, courbes d'isosonie.
Mot(s) clés libre(s) : acoustique, propagation des ondes, mécanique des fluides

Une vidéo de 13 min 24 qui permet de retrouver expérimentalement et analytiquement le théorème de Bernoulli et ses applications : Effet Venturi, formule de Torricelli, portance, tube de Pitot.
Mot(s) clés libre(s) : écoulement, mécanique des fluides, fluide, onde stationnaire, bernoulli